複雑なプログラマブルロジックデバイス(CPLD)アーキテクチャとそのアプリケーション

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デジタルハードウェアの設計プロセスは、過去数年間で大きく変化しました。そのため、PALとPLAを使用して小さなデジタル回路を実装できます。各デバイスが使用されます さまざまな回路を実装する 特定のチップで提供されているi / ps、o / ps、および製品用語の数を超える必要はありません。これらのチップはかなり適度なサイズには不十分であり、通常は32以下の入力と出力の相互数をサポートします。より多くの入力と出力を必要とするこれらの回路の設計には、多数のPLA / PALを使用するか、より高級なタイプを使用できます。チップのCPLD(コンプレックスプログラマブルロジックデバイス)と呼ばれるものを使用できます。 CPLDチップには、回路ブロックを接続するための内部配線リソースを備えた単一チップ上の複数の回路ブロックが含まれています。各回路ブロックは、PLAまたはPALに相当します。

複雑なプログラマブルロジックデバイスとは何ですか?

CPLDの頭字語は「Complexプログラマブルロジックデバイス」で、1つです。 ある種の集積回路 そのアプリケーション設計者は、携帯電話のようなデジタルハードウェアを実装するように設計します。これらは、SPLD(シンプルなプログラマブルロジックデバイス)よりも意図的に高いデザインを処理できますが、FPGAよりも少ないロジックを提供します( フィールドプログラマブルゲートアレイ ).CPLDには多数のロジックブロックが含まれ、各ブロックには8〜16個のマクロセルが含まれます。すべてのロジックブロックが特定の機能を実行するため、ロジックブロック内のすべてのマクロセルは完全に接続されています。用途に応じて、これらのブロックは相互に接続されている場合と接続されていない場合があります。




複雑なプログラマブルロジックデバイス

複雑なプログラマブルロジックデバイス

ほとんどのCPLD(コンプレックスプログラマブルロジックデバイス)には、ロジック機能と選択科目の合計を備えたマクロセルがあります。 FF(フリップフロップ) 。チップに応じて、組み合わせロジック機能は、包括的ファンインを備えた4〜16の製品用語をサポートします。 CPLDは、シフトレジスタと論理ゲートの点でも異なります。このため、FPGAの代わりに膨大な数の論理ゲートを備えたCPLDを使用できます。別のCPLD仕様は、マクロセルが達成できる積項の数を示しています。製品用語は、特定の論理機能を実行するデジタル信号の製品です。



CPLDは、いくつかのICパッケージ形式とロジックファミリで利用できます。 CPLDは、電源電圧、動作電流、スタンバイ電流、および消費電力の点でも異なります。さらに、これらはさまざまな量のメモリとさまざまな種類のメモリサポートで取得できます。通常、メモリはビット/メガビットで表されます。メモリサポートは、ROM、RAM、およびデュアルポートRAMで構成されています。また、CAM(連想メモリ)、FIFO(先入れ先出し)メモリ、およびLIFO(後入れ先出し)メモリで構成されています。

複雑なプログラマブルロジックデバイスのアーキテクチャ

複雑なプログラマブルロジックデバイスは、プログラマブルFB(機能ブロック)のグループで構成されます。これらの機能ブロックの入力と出力は、GIM(グローバル相互接続マトリックス)によって相互に接続されています。この相互接続マトリックスは再構成可能であるため、機能ブロック間の接点を変更できます。 CPLDを外界に統合するための入力ブロックと出力ブロックがいくつかあります。 CPLDのアーキテクチャを以下に示します。

一般的に、プログラム可能なFBは次のようになります。 論理ゲートの配列 、ANDゲートの配列をプログラムでき、ORゲートは安定しています。しかし、各メーカーには、機能ブロックを設計するための考え方があります。リストされたo / pは、ORゲート出力から得られたフィードバック信号を操作することによって見つけることができます。


CPLDアーキテクチャ

CPLDアーキテクチャ

CPLDプログラミングでは、コードが(シミュレーションおよび合成された後、最初にVerilogまたはVHDL言語で設計されます。合成中に、CPLDモデル(ターゲットデバイス)が厳選され、テクノロジーベースのマッピングネットリストが作成されます。このリストは閉じることができます。 -配置配線プロセスを使用して本物のCPLDアーキテクチャに適合します。これは通常、CPLD Company独自の配置配線ソフトウェアによって実現されます。その後、オペレーターはいくつかの確認プロセスを実行します。すべてが良好な場合は、CPLDを使用します。彼はそれを再配置します。

CPLDのアーキテクチャの問題

設計で使用するための複雑なプログラマブルロジックデバイスを検討する場合、以下のアーキテクチャの問題を考慮に入れることができます。

  • プログラミング技術
  • 機能ブロック機能
  • I / O機能

さまざまな小売業者からのCPLDのファミリーのいくつかは次のとおりです。

  • アルテラMAX7000およびMAX9000ファミリ
  • AtmelATFおよびATVファミリー
  • Lattice ispLSIファミリー
  • ラティス(ヴァンティス)MACHファミリー
  • ザイリンクスXC9500ファミリ
CPLDのファミリー

CPLDのファミリー

CPLDのアプリケーション

CPLDのアプリケーションには次のものが含まれます

  • 複雑なプログラマブルロジックデバイスは、高性能で重要な制御アプリケーションに最適です。
  • CPLDをデジタル設計で使用して、ブートローダーの機能を実行できます
  • CPLDは、フィールドプログラマブルゲートアレイの構成データを不揮発性メモリからロードするために使用されます。
  • 一般に、これらはアドレスデコードなどの小規模な設計アプリケーションで使用されます
  • CPLDは、サイズが小さく、消費電力が少ないため、コストに敏感なバッテリ駆動のポータブルデバイスなど、多くのアプリケーションで頻繁に使用されます。

したがって、これはすべて、複雑なプログラマブルロジックデバイスアーキテクチャとそのアプリケーションに関するものです。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、この概念に関する質問や 電気および電子プロジェクトを実施する 、下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。ここにあなたへの質問があります、CPLDとFPGAの違いは何ですか?

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